黑燈工廠，也叫智能工廠，因車間內(nèi)的機器可以自動運作，無需燈光照明而得名。在去產(chǎn)能的大形勢下，近年來，作為中國傳統(tǒng)制造業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的中國鋼鐵業(yè)積極擁抱智能化浪潮。曾經(jīng)，人們對鋼鐵工業(yè)的印象是“傻大黑粗”；如今，依托先進的技術(shù)，各大鋼鐵企業(yè)早已擺脫過去的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)信息化、自動化、無人化、智能化的華麗轉(zhuǎn)型，展現(xiàn)出全新的生產(chǎn)形態(tài)。
一座智能化的鋼鐵工廠是什么樣的？生產(chǎn)過程中又運用了哪些高端技術(shù)？從中國最早的鋼鐵工業(yè)基地之一――包頭鋼鐵（集團）有限責任公司的智能化系統(tǒng)可以管中窺豹。
自動生產(chǎn)：工業(yè)機器人大展身手 貼標打包一氣呵成
撈渣斗被浸入池內(nèi),將池內(nèi)的鋅渣撈到鋅槽……走進包鋼薄板廠的車間，“工人們”正在生產(chǎn)線上忙碌地工作著。不過，這些工人并不是普通的工人，而是智能化的機器人。
將機器人嵌入生產(chǎn)線，代替人去完成高強度、重復(fù)性乃至有危險性的勞動，是國內(nèi)鋼鐵行業(yè)邁向智能制造的重要一步。這些自動化設(shè)備不僅降低了工人的勞動強度，還提升了工作的準確度，節(jié)省了許多成本。薄板廠鍍鋅硅鋼部副部長王永告訴記者，廠里使用撈渣機器人后，出渣率由原先的10%現(xiàn)在降低到了9%，這降低的一個百分點折算到一年里面，大約就可以節(jié)省60萬元。
目前，包鋼已有多條生產(chǎn)線上崗了工業(yè)機器人。在煤焦化工分公司，回收區(qū)域硫酸銨自動打包生產(chǎn)線高效運轉(zhuǎn)，整套生產(chǎn)線由碼垛機器人系統(tǒng)、機器人袋式抓具、自動上袋機等組成，從打包到輸送，整個流程一氣呵成，干凈利落。在金屬制造公司，自動貼標簽機器人不僅能為鋼卷貼標、掃碼，還能校驗鋼卷信息，確認無誤后才予以放行。金屬制造公司負責智能制造工作的高級技術(shù)主管趙建告訴記者，以前公司都是人工進行鋼卷貼標，大概有千分之五的出錯率。機器人嵌入生產(chǎn)線后，每臺機器人能代替一個班（約24人）的工人，可提高貼簽效率10%左右，且工序質(zhì)量明顯提高。在煉鋼廠，連鑄機自動加渣系統(tǒng)、“一鍵式”煉鋼模式，讓工廠職工告別了臟與累。煉鋼廠的工作人員張蒙感慨地說：“以前需要人工用鐵鍬從料包中鏟出保護渣來實現(xiàn)加渣操作，大家夏天要忍受高溫下的煙熏火烤，冬天要忍受外面的刺骨寒風，現(xiàn)在臟活累活都有機器人干了，我們只需操作電腦就行了。”
包鋼股份設(shè)備工程部部長郭偉說：“2019年，我們的機器人項目立項19臺，今年又陸續(xù)部署了端面打磨機器人、取樣搬運機器人等8種工業(yè)機器人，在引進設(shè)備的同時，我們也在加強自主研發(fā)，目前已規(guī)劃了幾臺要研發(fā)的機器人。”
智慧礦山：5G網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋 無人設(shè)備協(xié)同運作
白云鄂博，中國最大的鐵―氟―稀土綜合礦床所在地。
在包鋼的白云鄂博礦區(qū)，每天都能看到幾輛高6.8米，載重170噸的“大塊頭”礦車沿著既定路線，準確無誤地向指定位置運送礦石。你以為，駕駛礦車的一定是經(jīng)驗豐富的“老司機”，但實際上，這些轉(zhuǎn)彎靈活、遇到阻礙還會及時剎車的礦車是無人駕駛車輛。
在礦車明亮的駕駛室內(nèi)，本應(yīng)由駕駛員掌控的方向盤現(xiàn)在由電控方向盤代替。油門、制動，全部為電動傳感。靠著先進的GPS與視覺感知技術(shù)，無人駕駛礦車能夠準確感知周邊環(huán)境；而強大的5G邊緣計算能力與核心云計算能力，讓礦車有了自動分級決策的“大腦”。礦區(qū)工作人員楊楠介紹，這些高科技傍身的礦車不僅可以完全按照編程路線行駛，而且不受惡劣環(huán)境影響，可以說是風雨無阻。
作為全國首個無人駕駛運輸運營的露天礦山，包鋼白云鄂博礦區(qū)于2018年8月迎來第一臺無人駕駛礦車的實地測驗。如今，在不到兩年的時間內(nèi)，已有4臺無人駕駛礦車在礦區(qū)正式上崗了。
據(jù)楊楠介紹，隨著礦車數(shù)量的增多，礦區(qū)依托5G網(wǎng)絡(luò)，搭建了遠程智能調(diào)度監(jiān)控平臺，建設(shè)了“車車―車網(wǎng)―車地”通信系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的遠程操控、自動避障、實時調(diào)度。同時構(gòu)建起“露天鐵礦石石方-鐵礦原石運輸?shù)V卡無人駕駛作業(yè)集群”，讓礦車可以協(xié)同工作，互相配合，最大程度減少了工程現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量。
自動化的無人礦車，只是白云鄂博智慧礦山項目的一部分。
包鋼（集團）公司副總經(jīng)理、包鋼股份董事長李德剛表示，智能礦山建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前主要包括三大部分。“第一部分是無人駕駛。除了礦車，我們還有很多鏟車也是遠程操控的。包頭冬天很冷，外面氣溫有時能達到零下30多攝氏度，無人駕駛和遠程操控技術(shù)可以減輕工作人員的負擔。”
第二部分是無人機測繪。“無人機可以對礦山的地理情況進行測繪，并將數(shù)據(jù)傳回來，我們通過分析數(shù)據(jù)就能解決每天要采什么地方、采多少等問題。我們還可以依托數(shù)據(jù)建立數(shù)字模型，優(yōu)化采礦過程中的管理。”
第三部分是調(diào)度系統(tǒng)，這是智能礦山的核心。“基于上面兩個系統(tǒng)傳送來的數(shù)據(jù)，我們可以監(jiān)控整個生產(chǎn)過程并對整個調(diào)度系統(tǒng)進行優(yōu)化，找出最佳的控制方法。目前，正在進行的建設(shè)項目有生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)、智能礦區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)、電鏟智能管控系統(tǒng)、牙輪鉆機智能管控系統(tǒng)等。”李德剛說。
記者了解到，對于整個礦山系統(tǒng)來說，一個重要關(guān)鍵詞就是“數(shù)據(jù)”。運營中的智慧礦山數(shù)據(jù)傳輸量非常大，必須依靠5G通信網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)。同時，由于5G傳輸速度很快，網(wǎng)絡(luò)時延小于20毫秒，可以讓礦山的控制變得更快更及時。
“在智能化管理下，礦區(qū)綜合效益提升10%以上，整體能耗下降5%以上，節(jié)能環(huán)保水平也顯著提升。”楊楠說，“隨著我們國家5G技術(shù)的快速發(fā)展，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，未來的白云鄂博礦山將會是一座集安全、綠色、智慧、人文及科學于一體的礦山。”
智能倉庫：各項數(shù)據(jù)實時上傳 整個流程自動跟蹤
對于一座智能工廠來說，僅僅在單個的工序點推進智能化是不夠的，還要實現(xiàn)智能制造系統(tǒng)化、集控化和一鍵化的更高目標。
無人化智能倉庫，這是包鋼從工序智能化走向區(qū)域智能化的重要表現(xiàn)。
在金屬制造公司的冷軋智能倉庫，放眼望去，百米廠房內(nèi)，只有機械設(shè)備在有條不紊、盡職盡責地工作。機器人把標簽貼在鋼卷上，為鋼卷打上二維碼，這些二維碼是鋼卷的“身份證”，是串聯(lián)起庫區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵信息，只要對著它“掃一掃”，相關(guān)數(shù)據(jù)就會實時上傳至庫區(qū)管理系統(tǒng)，管理人員可以輕松查詢、跟蹤。
帶著“身份證”的鋼卷在傳輸帶上稍作停留，便被有著兩條巨大吊臂的無人行車吊走入庫。金屬制造公司的技術(shù)人員董秉偉告訴記者，這些懸在空中的無人吊機“手腳靈活”，能夠準確識別、吊運鋼卷，且不會對鋼卷產(chǎn)生損耗。同時，它們的安全性能很高，吊機運行的邊界設(shè)有黃色安全隔離欄，隔離欄上每隔一段距離都有一道安全門，工作人員想要進入庫區(qū)，必須按下門上的紅色按鈕，獲得管理系統(tǒng)的許可，門才會打開，確保了無人庫安全有序運行。
在庫區(qū)的操作室內(nèi)，管理人員面前的電腦屏幕上正顯示著庫區(qū)的三維立體建模，與整個模型外面的庫區(qū)的實際運作情況別無二致。負責整套“智能倉庫”設(shè)計改造的總工程師石愛文介紹，庫區(qū)之所以能實現(xiàn)全流程自動跟蹤和管控，源于它有一個智慧的“大腦”――庫區(qū)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)擁有龐大的信息網(wǎng)絡(luò)，可以通過行車智能調(diào)度、路徑規(guī)劃、垛位分配等功能，完成五條生產(chǎn)線上所有鋼卷的下線入庫、上線出庫、庫內(nèi)倒垛以及所有行車和地面設(shè)備的無人作業(yè)，還可以對物料進行實時跟蹤。
智能倉庫相比傳統(tǒng)倉庫好在哪里？庫區(qū)負責人王凈說：“過去，我們的倉儲系統(tǒng)都是人工找位、吊運、倒卷，很容易出現(xiàn)紕漏和安全生產(chǎn)事故，比如司機不當?shù)踹\會影響產(chǎn)品質(zhì)量，物料在流轉(zhuǎn)過程中可能產(chǎn)生不必要的損耗。如今，庫區(qū)生產(chǎn)實現(xiàn)了智能化，不僅作業(yè)時間縮短了，而且鋼卷吊損率下降了90%，作業(yè)準確率也大大提升。更重要的是，無人智能庫運行后，減少了36名吊車司機和4名地面人員，目前一個班只有2個人負責吊車生產(chǎn)系統(tǒng)看護和應(yīng)急操作，每年可節(jié)省人工成本479萬元。”
相關(guān)報道顯示，目前包括包鋼、寶鋼等在內(nèi)的多家國內(nèi)鋼鐵企業(yè)均已實現(xiàn)庫區(qū)無人化，一些原先需要開燈作業(yè)的崗位具備了滅燈條件。從少人化進而到無人化，從“體力活”到“腦力活”，從工藝智能化到區(qū)域智能化，傳統(tǒng)鋼鐵業(yè)正一步步向“黑燈工廠”邁進。
